【大紀元2026年04月20日訊】（大紀元記者薛止墨編譯報導）物理學家已經證實，對某些量子系統而言，時間可以被有效地「反轉」。這將開闢一種新的能量獲取途徑——這種能夠「逆轉」量子系統中時間流向的方法，未來或許能被用於協助為量子電池充電。
「時間之箭」
對於我們在宇宙中觀察到的每一個過程，事件似乎只朝一個方向發生（如雞蛋打破不會復原、記憶只記過去等），遵循一種明顯的「時間之箭」（arrow of time）。然而，在（牛頓力學、電磁學、量子力學等）大多數物理定律和方程式中，無論時間向前或向後流動，都能同樣成立——即都是時間反演對稱（time-reversal symmetric）的：把「t」換成「-t」，方程式仍然成立。
物理學家對於「觀測到的『時間之箭』是向前的」與「物理定律允許的（時間）雙向流動」之間為何存在差異，有各種不同的解釋。例如，熱力學第二定律指出，系統隨著時間推移會傾向變得更無序（熵增加），從而產生了一個特定的時間方向。
在量子世界中，「時間之箭」的定義則有所不同。量子過程，如同經典物理定律一樣，理論上可以朝任一時間方向運行；而我們可以透過比較「對量子系統的實際觀測結果」與「對該量子系統該如何隨時間變化的理論計算」，來定義「時間之箭」。當這些結果符合某種特定的統計模式時，我們可以說該系統正朝著時間的前方運行。
也就是說，在經典物理學裡，觀測一個物體對物體本身幾乎沒有影響；但在量子物理學裡，每一次測量都會隨機擾動系統的狀態，這種不可逆的擾動累積起來，就產生了時間朝單一方向流動的統計偏向，也就是量子系統中「時間之箭」的起源。
藉量子軌跡的可逆性 呈現時間倒置般的效果
現在，美國新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室（Los Alamos National Laboratory，LANL）的路易斯‧佩德羅‧加西亞-平托斯（Luis Pedro García-Pintos）及其同事，找到了一種方法（操控這個擾動過程），能夠透過對測量對量子系統造成的改變進行「反向工程」並有效地將其抵消，從而模擬這種統計特徵，使得在觀察者看來，該量子系統彷彿正在時間中倒退運行。
「我們對系統施加場與控制工具，藉此逆轉因測量而產生的變化。」加西亞-平托斯說，「如果測量原本會把我的系統推向上，我就能讓它回退向下。由於我們能夠抵消這些測量的實際影響，所以我們可以產生更符合『過程是向後發生』而非向前的粒子軌跡。」
操縱「時間之箭」從中獲得能量的機制
舉例來說，研究團隊指出，你可以對量子電腦的基本運算單元——量子位元（qubit）——操縱其「時間之箭」。方法是，測量其某項特性（例如其自旋），但這種測量必須以「間接」的方式進行，以避免破壞量子位元脆弱的量子態，進而達成在量子位元隨時間變化的過程中，對其進行持續觀測。接著，研究人員便能利用此訊號，藉由施加微波輻射脈衝，來計算並改變「時間之箭」的呈現方式。
加西亞-平托斯表示，這項技術也可能允許從必須進行測量的量子系統中獲取能量，這對未來開發「量子電池」或「微型量子引擎」等應用可能大有幫助。這是因為，每當對量子系統進行測量時，實際上都會將能量注入該系統之中。
而藉由精確調整以模擬不斷變化的量子「時間之箭」，可以有效地重新導引這些能量，並將其收集以供其它用途。
加西亞-平托斯表示：「結果就是，你從中獲得了能量。你擁有一種能將測量視為熱力學資源來使用的機制。」
該研究已於2月發表在《物理評論X》（Physical Review X）科學期刊。◇
責任編輯：李琳#
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